何 玉 輝

(中冶南方工程技術(shù)有限公司, 湖北 武漢 430074)

0 引 言

新冠疫情爆發(fā)之后,各省市區(qū)加大了對醫(yī)療資源的建設(shè)力度。綜合性醫(yī)院科室眾多,用電設(shè)備的類型各異,本文結(jié)合實際的工程項目,闡述了醫(yī)院用電負荷計算的特點,確定了配電房和柴油發(fā)電機組的容量,對特殊醫(yī)療設(shè)備供電需求以及各專業(yè)科室照明需求進行了總結(jié),并將醫(yī)院建筑防雷和接地措施需要著重考慮的技術(shù)問題進行了說明,針對醫(yī)療建筑電氣設(shè)計要點及需求方案進行了歸納總結(jié)。

1 項目概況

本項目位于某省會城市醫(yī)療資源相對較少的區(qū)域,按照三級甲等醫(yī)院建設(shè),該項目共有4個單體,其中門診樓一為5層;門診樓二、醫(yī)療技術(shù)樓、門診大廳為4層;住院部為14層;傳染感染樓為3層;液氧站為1層;鍋爐房垃圾站為1層。

其中醫(yī)療技術(shù)樓情況如下:一層包含心電診斷科,腦電診斷科,肌電診斷科,放射影像科;二層包含超聲影像科,醫(yī)學檢驗科;三層包含眼科治療中心(含日間手術(shù)),內(nèi)鏡檢查科;四層包含血液透析室,多功能室。

傳染感染樓情況如下:一層包含掛號收費,呼吸道患者門診,非呼吸道患者門診,感染科藥房,感染科檢驗,B超,CT,留觀病房;二層包含非呼吸道患者病房;三層為呼吸道患者病房。

地下室合計三層包含:設(shè)備機房,汽車停車位,庫房,藥材庫、食堂、餐廳;污廊、太平間、醫(yī)療廢棄用房;地下室除普通停車位外,還有機械停車位500個。根據(jù)該市規(guī)劃局對公共建筑電動汽車車位的要求,按20%機動車位數(shù)配備電動汽車充電樁,本次共設(shè)置237個電動汽車充電樁。

2 負荷計算

根據(jù)《民用建筑電氣設(shè)計標準》[1-2]及醫(yī)院建筑的特點,本項目所有消防負荷及產(chǎn)房、重癥監(jiān)護室、早產(chǎn)兒室、手術(shù)室、術(shù)前準備室、術(shù)后復(fù)蘇室、麻醉室等場所的設(shè)備及照明用電,嬰兒室等的診療設(shè)備及照明用電為一級負荷特別重要負荷。

由于在項目設(shè)計過程中,各個科室無法準確地提供所有儀器清單,所以在前期配電容量計算時,需要收集同級別類型已建成的醫(yī)院資料,參照計算設(shè)備的容量。

醫(yī)院的公共區(qū)域一般都會進行二次裝修,此處的預(yù)留電量也是難以準確計算的。除普通照明用電以外,開水間、衛(wèi)生間內(nèi)可能還有洗衣機、微波爐等用電設(shè)備,針對以上問題,進行負荷計算時,首先與院方進行深入的交流和溝通,確定各樓層各科室的大致需求;其次確定各科室單位面積參數(shù)指標。

如醫(yī)技樓包含檢查科室眾多,設(shè)備儀器量很大,要根據(jù)設(shè)備使用特點計算容量,很多設(shè)備是斷續(xù)工作制,要換算到統(tǒng)一標準下計算出整個醫(yī)技樓所需的容量。根據(jù)文獻[3]第1.2章節(jié)計算出裝機容量一級負荷的容量為6 300 kW(包含消防負荷1 500 kW,計算變壓器容量時不計入),其中一級負荷中特別重要負荷為1 455 kW;二級負荷(扶梯、空氣凈化機組、換熱站等)功率合計約284 kW;三級負荷(一般負荷及照明等)功率合計約為3 590 kW。

根據(jù)各棟樓的負荷密度計算出所需要的供電容量,醫(yī)院高低壓配電系統(tǒng)單線圖如圖1所示。

圖1 醫(yī)院高低壓配電系統(tǒng)單線圖

從圖1可以看出,為了減少風機、水泵、冷水機組等沖擊性負荷起動時對醫(yī)技設(shè)備的影響,醫(yī)技設(shè)備由1#、2#變壓器供電,冷水機組、冷卻水泵、風冷熱泵等沖擊性設(shè)備由7#、8#變壓器供電。

3 供電電源和配電房選址

本工程變配電所的供電電源由外部市政兩處變電站分別引來。要保障醫(yī)院的用電安全和可靠,兩路10 kV電源互為熱備用。正常運行時,主供1回供電容量為6 600 kVA,主供2回供電容量為6 600 kVA,當任意一電源失電時,另一路電源可以承擔全部三級負荷、二級負荷、一級負荷、一級負荷中特別重要負荷容量。這也是醫(yī)院作為關(guān)系生命安全的建筑,其兩路10 kV供電采用100%備用區(qū)別于其他民用建筑之處。另外醫(yī)院的二期規(guī)劃需另引兩路10 kV高壓電源。

配電房的設(shè)置關(guān)系到整個醫(yī)院的電氣用電安全及保障,且醫(yī)院的用電負荷級別很高,所需的配電容量較大。配電房面積內(nèi)含高壓柜、低壓柜、變壓器、電纜溝等內(nèi)容,在配電房布置階段與建筑、結(jié)構(gòu)等專業(yè)會商,將其布置在整個地塊的南側(cè),且房間一側(cè)靠地下室外墻,便于市政高壓進線。在地下室設(shè)置的配電房建筑完成面比地下室建筑標高300 mm,并且設(shè)置有門檻,以防止發(fā)生較大洪澇災(zāi)害時將配電所設(shè)備淹沒。高、低壓配電房內(nèi)的設(shè)備統(tǒng)計如表1所示。

表1 高、低壓配電房內(nèi)的設(shè)備統(tǒng)計

4 柴油發(fā)電機房容量

當市政電源突然故障時,需要保障的用電負荷為所有二級及以上負荷用電,且需要為消防負荷供電。經(jīng)計算需要的柴油機組容量為1600 kW。尋找合適的位置,在地下一層設(shè)置柴油發(fā)電機房,并將其排煙井通往地上建筑屋面。

發(fā)電機組設(shè)置自動和手動起動裝置,當外部兩路電源故障時,從變配電所發(fā)出失電信號至柴油發(fā)電機房,信號延時0～10 s起動機組,15 s內(nèi)達到電壓質(zhì)量要求,投入額定負載運行,滿足一級負荷中的特別重要負荷與消防負荷的供電需要。

機房內(nèi)設(shè)置總儲存量不大于1 m3的儲油間,且儲油量需要滿足大于一整天滿負荷運行的要求,而本項目用地情況緊張,無設(shè)置室外儲油罐的條件。根據(jù)考察,距離醫(yī)院2 km之內(nèi)有一座正在使用的加油站,距離醫(yī)院3 km之內(nèi)還另有一座正在使用的加油站,燃油來源可靠且運輸方便,故在本項目柴油發(fā)電機房室外預(yù)留供油口來滿足緊急情況的供油需求。柴油發(fā)電機組供電系統(tǒng)圖如圖2所示。

對于要求供電間斷時間t不大于0.5 s的手術(shù)室照明、重要醫(yī)療設(shè)備、電子信息設(shè)備機房等用電,采用在線式UPS作為應(yīng)急安全電源,UPS應(yīng)急供電時間不小于15 min,并與柴油發(fā)電機組配合使用。

5 特殊醫(yī)療設(shè)備的供電

醫(yī)技樓的搶救室、血液透析室、心腦電診斷室、電梯等為二級及以上負荷級別,且設(shè)備特殊,故用電分別從配變電所引出專用回路供電,醫(yī)技樓特殊設(shè)備供電干線圖如圖3所示。

需要注意的是,電源進線要濾除諧波,滿足電壓質(zhì)量要求。

6 照明系統(tǒng)

本工程各場所照明標準值按《建筑照明設(shè)計標準》[4]選取,隨著LED光源技術(shù)的發(fā)展,其眩光、均勻度都有很大進步。醫(yī)院的一般照明均采用LED燈具。公共場所的照明采用智能照明控制系統(tǒng)。在照明配電箱中,均留有智能照明回路,經(jīng)過總線接入智能控制模塊,實時調(diào)節(jié)燈具滿足節(jié)能減排、綠色環(huán)保建筑的要求。

醫(yī)療診療區(qū)域按照照度要求常規(guī)布置燈具,住院部各層病房走廊燈具不是居中布置,而是偏中線布置避免給躺臥的病人造成炫光。病房內(nèi)在門口玄關(guān)處設(shè)置筒燈,床位設(shè)置吊頂燈具,床頭設(shè)置壁燈且按鈕就近床位距地1.2 m。智能照明控制配電系統(tǒng)圖如圖4所示。

圖2 柴油發(fā)電機組供電系統(tǒng)圖

保障項目滿足消防要求,著重需要重視消防應(yīng)急照明和疏散指示。《消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)技術(shù)標準》[5]規(guī)定距地面8 m及以下應(yīng)急照明燈具應(yīng)采用A型燈具(即工作電壓均不大于DC 36 V的消防應(yīng)急燈具)。

消防應(yīng)急照明在醫(yī)院建筑中作為一級負荷中的特別重要負荷,由雙重電源加柴油發(fā)電機供電,由于醫(yī)院應(yīng)急照明末端點位多,采用燈具自帶蓄電池,當蓄電池衰減需要更換時,工程量非常大,因此本項目采用集中電源集中控制型應(yīng)急照明系統(tǒng)。

醫(yī)技樓和門診樓的多功能會議室層高均大于8 m,消防應(yīng)急照明設(shè)計時采用A型燈具和B型燈具結(jié)合的方式,小于8 m安裝A型燈具(疏散指示和疏散出口燈具等),大于8 m安裝A型安裝時,配電回路末端壓降過大,故在大于8 m以上安裝B型燈具(AC 220 V),并滿足疏散照度的要求。

圖3 醫(yī)技樓特殊設(shè)備供電干線圖

圖4 智能照明控制配電系統(tǒng)圖

在消防安防控制室、電子信息機房、財務(wù)室、地下室的消防水泵房、自備柴油發(fā)電機房、變配電房、防排煙機房以及發(fā)生火災(zāi)時仍需正常工作的場所,設(shè)置了備用照明燈具,其照度不低于正常照明。

7 防雷及接地設(shè)計

醫(yī)療建筑有手術(shù)室、搶救室等特殊場所,其防雷電安全設(shè)計有特殊性,需要重點考慮。

醫(yī)院屬于人員密集場所,按照二類防雷等級設(shè)計,在各個建筑屋面敷設(shè)接閃帶網(wǎng)格為12 m×8 m或10 m×10 m;本項目電子信息系統(tǒng)雷電防護按A級設(shè)置,為防止雷電感應(yīng)引起的過電流、過電壓對醫(yī)療設(shè)備的破壞,在地下室總配電房高壓側(cè)裝設(shè)接閃器,在配電屏低壓側(cè)裝設(shè)I級SPD,其沖擊電流不小于20 kA(10/350 μs,Up≤2.5 kV,Uc為420 V);在電梯機房、各層總配電箱內(nèi)裝設(shè)Ⅱ級SPD;末端配電箱內(nèi)裝設(shè)Ⅲ級SPD,其標稱放電電流不小于40 kA(8/20 μs,Up≤1.5 kV,Uc為420 V);此外屋頂?shù)氖彝怙L機、冷水機組和泛光照明配電箱進線處也裝設(shè)Ⅱ級SPD。

在施工安裝時,為了防止管線上寄生電感對防雷電感應(yīng)保護的影響,各級浪涌保護器SPD連接導(dǎo)線應(yīng)短直,其連接至配電箱接線排的其長度不宜超過0.5 m,并固定牢靠。

醫(yī)療場所電氣安全防護按照要求分為三類[6],二類是指醫(yī)療電氣設(shè)備接觸部件需要與患者體內(nèi)接觸、手術(shù)室以及電源中斷或故障后將危及患者生命安全的醫(yī)療場所。二類醫(yī)療場所配電系統(tǒng)圖如圖5所示。

圖5 二類醫(yī)療場所配電系統(tǒng)圖

醫(yī)院手術(shù)室、搶救室、ICU等醫(yī)療場所要采用IT接地系統(tǒng),中性點對地完全隔離,系統(tǒng)負載中的外殼經(jīng)PE線接地,即如果發(fā)生單相接地故障,由于泄漏的電容很大,對相線構(gòu)成回路,其剩余電流非常小,不會危機患者生命安全;且設(shè)置的斷路器只報警不動作,保障了醫(yī)療用電的持續(xù)性和患者安全。

另根據(jù)該市醫(yī)療機構(gòu)醫(yī)院感染重點部門建筑衛(wèi)生學評審專家的建議,針對移動式醫(yī)療設(shè)備采用絕緣銅芯導(dǎo)線接地設(shè)計。該醫(yī)院地下車庫有機械停車位,為保證其安全,每組機械停車均設(shè)置輔助等電位端子板與地下室結(jié)構(gòu)柱基礎(chǔ)可靠接地。

8 結(jié) 語

醫(yī)療建筑中用電場所繁多且用電設(shè)備種類各異,進行負荷計算時,要依據(jù)設(shè)備使用類型、建筑類型進行容量計算。在設(shè)置變配電房和柴油發(fā)電機房、儲油間時要考慮保障醫(yī)院用電不間斷的特點。對于手術(shù)室、新生兒室等特殊場所照明設(shè)計要考慮照度、炫光、潔凈無菌等要求。二類醫(yī)療場所要著重進行局部的IT接地設(shè)計等。總之,供電容量設(shè)置合理、保障供電持續(xù)可靠、末端設(shè)備用電安全是醫(yī)療建筑電氣設(shè)計的重點和關(guān)鍵。